DE2543502C2

DE2543502C2 - Arrangement for leak detection on fuel cladding of fuel assemblies in a water-cooled nuclear reactor

Info

Publication number: DE2543502C2
Application number: DE2543502A
Authority: DE
Inventors: Roland Deleryd; Antti Suvanto; Stig Västeraas Welen
Original assignee: ASEA Atom AB
Current assignee: Westinghouse Electric Sweden AB
Priority date: 1974-10-11
Filing date: 1975-09-30
Publication date: 1982-10-28
Also published as: ATA771175A; JPS5164194A; DE2543502A1; IT1047427B; FR2287752A1; FI66258B; AT346983B; SE7412827L; CH590540A5; JPS5822996B2; DK458675A; FI66258C; SE396497B; FR2287752B1; FI752806A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur Leckfeststellung an Brennstoffumhüllungen von Brennstoffkassetten in einem wassergekühlten Kernreaktor gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Eine solche Anordnung ist aus der US-PS 37 62 993 bekannt.The invention relates to an arrangement for leak detection on fuel casings of fuel assemblies in a water-cooled nuclear reactor according to the preamble of claim 1. Such Arrangement is known from US-PS 37 62 993.

Bei der Suche nach einem Leck wird bei der bekannten Anordnung in der Weise verfahren, daß der Kühlwasserfluß für die Brennstoffkassetten, deren Brennstoffumhüllungen auf eine Undichtigkeit untersucht werden sollen, unterbrochen wird. Bei den Brennstoffkassetten, die Hüllenschaden haben, entsteht dann eine Anreicherung von Spaltprodukten in dem eingeschlossenen Wasser. Der Hüllenschaden kann dadurch nachgewiesen werden, daß an Wasserproben von den verschiedenen Brennstoffkassetten eine Aktivitätsuntersuchung durchgeführt wird. Jede Wasserprobe wird dann aus einer bestimmten Brennstoffkassette angesaugt und oberhalb des Wasserspiegels des Reaktordruckbehälters durch eine entsprechende Ampulle geleitet, wobei die Ampulle mit einem Absorberstoff gefüllt ist, der mögliche im Wasser befindliche Spaltprodukte einzufangen und in der Ampulle zu konzentrieren vermag. Jede Ampulle wird nach ihrer Wasserdurchströmung in einen Gamma-Abtaster eingesetzt, wo die Radioaktivität des Inhaltes gemessen wird. Diese bekannte Anordnung hat den Nachteil, daß sämtliche Ampullen wie Körper mit hoher Radioaktivität behandelt werden müssen, da immer die Möglichkeit besteht, daß wenigstens eine Ampulle tatsächlich radioaktiv ist. Dies führt zu einer Verlängerung der notwendigen Prüfzeit pro Brennstoffkassette. Ferner ist es nicht möglich, radioaktive Edelgase mittels der bekannten Anordnung direkt nachzuweisen, da in Wasser gelöste Edelgase in einem Filter nicht wirkungsvoll absorbiert werden.When looking for a leak, the known arrangement proceeds in such a way that the Cooling water flow for the fuel assemblies whose fuel envelopes are examined for a leak should be interrupted. In the case of the fuel assemblies that have casing damage, arises then an accumulation of fission products in the enclosed water. The hull damage can can be demonstrated by carrying out an activity test on water samples from the various fuel assemblies is carried out. Each water sample is then taken from a specific fuel assembly sucked in and above the water level of the reactor pressure vessel through a corresponding ampoule conducted, wherein the ampoule is filled with an absorbent, the possible in the water Capture fission products and concentrate in the ampoule. Each ampoule is after hers Water flow is used in a gamma scanner, where the radioactivity of the content is measured will. This known arrangement has the disadvantage that all ampoules like body with high radioactivity must be treated, as there is always the possibility that at least one ampoule actually is radioactive. This leads to an increase in the test time required for each fuel assembly. Furthermore is it is not possible to directly detect radioactive noble gases by means of the known arrangement, since in Noble gases dissolved in water cannot be effectively absorbed in a filter.

Aus der Druckschrift »ASEA-Journal«, 37 (1964) Seite 88 und 89, ist es weiterhin bekannt, mittels einer stationär eingebauten Anordnung dem Reaktorwasser Proben zu entnehmen, wonach jede Probe einer Entgasungsvorrichtung zugeführt wird, mit dem Ziel, möglichst viele Wassermoleküle in nahen Kontakt mit möglichst vielen Molekülen eines Arbeitsgases zu bringen, damit die im Wasser gelösten radioaktiven Edelgase an das Arbeitsgas abgegeben werden. Zur Entgasung wird das Wasser durch Düsen in den oberen Teil einer zum größten Teil gasgefüllten Kammer eingepumpt, wobei sich das nach unten gespritzte Wasser über den ganzen Kammerquerschnitt verteilt, ehe es sich unten sammelt Das nach unten gespritzte Wasser passiert den nach oben gerichteten Strom eines durch die Kammer gepumpten Arbeitsgases. Im Kreislauf des Arbeitsgases befindet sich außer der obengenannten Kammer auch eine Gasmeßkammer, in der dir Radioaktivität des Arbeitsgases und dadurch die Menge der in der Wasserprobe gelösten radioaktiven Edelgase gemessen wird. Bei dieser bekannten Anordnung wird die Wasserprobe aus dem umlaufenden Kühlmittel entnommen, so daß der Nachweis relativ unempfindlich ist da keine Anreicherung der Spaltprodukte im Kühlmittel stattfindet.From the publication "ASEA Journal", 37 (1964) pages 88 and 89, it is also known by means of a Stationary built-in arrangement to take samples from the reactor water, after which each sample is one Degassing device is supplied, with the aim of keeping as many water molecules as possible in close contact with Bringing as many molecules of a working gas as possible, so that the radioactive ones dissolved in the water Noble gases are released to the working gas. The water is degassed through nozzles in the upper Part of a mostly gas-filled chamber is pumped in, whereby the one that is sprayed downwards Water is distributed over the entire cross-section of the chamber before it collects below that which is sprayed downwards Water passes through the upward flow of a working gas pumped through the chamber. in the In addition to the above-mentioned chamber, there is also a gas measuring chamber in the working gas circuit the radioactivity of the working gas and thereby the amount of radioactive dissolved in the water sample Noble gases is measured. In this known arrangement, the water sample is from the circulating Coolant removed, so that the detection is relatively insensitive as there is no accumulation of the fission products takes place in the coolant.

Aus der US-PS 32 34 101 ist schließlich eine Anordnung zur Leckfeststellung an Brennstoffumhüllungen von Brennstoffkassetten bekannt bei der austretende Spaltgase dadurch nachgewiesen werden, daß das Wasser aus der Brennstoffkassette mit Hilfe eines Arbeitsgases durchströmt wird, wobei mögliche Spaltgase an das Arbeitsgas abgegeben werden, welches danach einer Meßkammer zum Messen der Radioaktivität des Arbeitsgases zugeführt wird. Diese bekannte Leckfeststellungsanordnung ist ebenfalls derart angeordnet, daß eine kontinuierliche Überwachung der Brennstoffkassette während des Betriebs des Reaktors erfolgt und die überwachte Brennstoffkassette wird ständig von einem von der Zirkulationspumpen des Reaktors getriebenen Wasserfluß durchströmt. Die Nachweiseinpfindlichkeit ist daher ebenfalls relativ gering.From US-PS 32 34 101 finally an arrangement for leak detection on fuel claddings known from fuel assemblies in which escaping fission gases are detected by that the water from the fuel assembly flows through with the aid of a working gas, with possible Fission gases are released to the working gas, which is then a measuring chamber for measuring the Radioactivity of the working gas is supplied. This known leak detection arrangement is also of this type arranged that continuous monitoring of the fuel assembly during the operation of the Reactor takes place and the monitored fuel assembly is continuously operated by one of the circulation pumps of the reactor driven water flow flows through. The detection sensitivity is therefore also relative small amount.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung der eingangs genannten Art in der Weise weiterzuentwickeln, daß sie eine Steigerung der Nachweisempfindlichkeit für ein Leck einer Brennstoffumhüllung durch Erfassung radioaktiver Edelgase erlaubt.The invention is based on the object of providing an arrangement of the type mentioned at the outset in the manner to further develop that it increases the detection sensitivity for a leak in a fuel cladding allowed by the detection of radioactive noble gases.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird eine Anordnung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 vorgeschlagen, die erfindungsgemäß die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 genannten Merkmale hat.To solve this problem, an arrangement according to the preamble of claim 1 is proposed, which according to the invention has the features mentioned in the characterizing part of claim 1.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung ist in dem Unteranspruch genannt.An advantageous further development of the invention is mentioned in the dependent claim.

Bei der Erfindung wird ähnlich wie bei den bekannten Anordnungen aus dem »ASEA-Journal« und der US-PS 32 34 101 ein Arbeitsgas verwendet, das in intensiven Kontakt mit der zu untersuchenden Wassermenge gebracht wird. Dieser intensive Kontakt wird alleinThe invention is similar to the known arrangements from the "ASEA Journal" and the US-PS 32 34 101 uses a working gas that is in intensive contact with the amount of water to be examined is brought. This intense contact will be alone

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dadurch erreicht, daß die Wasserprobe aus der Brennstoffkassette mittels einer Pumpe entnommen wird, die mit dem Arbeitsgas selbst betrieben wird.achieved in that the water sample is taken from the fuel assembly by means of a pump which is operated with the working gas itself.

Anhand des in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiels soll die Erfindung näher erläutert werden. Es zeigtThe invention is to be explained in more detail on the basis of the exemplary embodiment shown in the figures. It shows

F i g. 1 im Vertikalschnitt den oberen Teil eines Kernreaktors mit einer Anordnung zur Leckfeststellung an Brennstoffumhüllungen,F i g. 1 in vertical section the upper part of a Nuclear reactor with an arrangement for leak detection on fuel cladding,

F i g. 2 im Vertikalschnitt die Haube der Anordnung zur Leckfeststellung sowie ein Schaltschema für die übrigen Einzelheiten der Anordnung,F i g. 2 in vertical section the hood of the arrangement for leak detection and a circuit diagram for the other details of the arrangement,

F i g. 3 eine Ansicht, teilweise geschnitten, der Haube nach F i g. 2 undF i g. 3 is a view, partly in section, of the hood according to FIG. 2 and

Fig.4 einen Querschnitt längs der Linie IV-IV in Fig. 3.4 shows a cross section along the line IV-IV in Fig. 3.

In den Figuren bezeichnet 1 den Druckbehälter eines wassergekühlten Kernreaktors, 2 das Kerngitler des Reaktors und 3 eine nach unten offene Haube, die mit Hüte eines an einer Arbeitsplattform 5 befestigten Teleskopgreifers 4 in gewünschter Lage auf dem Kerngitter angeordnet werden kann. Ein Bündel 6 aus hydraulischen Leitungen hängt an einem Hebeseil 7 und bildet eine Verbindung zwischen der Haube 3 und mehreren zur Anordnung gehörenden Schaltschränken 8. Über dem Reaktorbehälter befindet sich eine Strahlungsschützende Wassermenge 6t.In the figures, 1 denotes the pressure vessel of a water-cooled nuclear reactor, 2 denotes the Kerngitler des Reactor and 3 a hood open at the bottom, which is attached to a work platform 5 with hats Telescopic gripper 4 can be arranged in the desired position on the core grid. A bundle of 6 out hydraulic lines hangs on a lifting rope 7 and forms a connection between the hood 3 and several control cabinets belonging to the arrangement 8. There is one above the reactor vessel Radiation-protective amount of water 6t.

Die in F i g. 2 genauer dargestellte Haube 3 enthält vier Haubeneinheiten 9, die es gestatten, gleichzeitig an vier in demselben Kerngitterfeld angeordneten Brennstoffkassetten nach einem Leck an Brennstoffumhüllungen zu suchen. Zu jeder dieser Haubeneinheiten 9 gehört ein druckluftbetätigter Greifer 10, der jeweils an ein Hebeorgan angeschlossen ist, das aus einem auf der Haube befestigten druckluftbetätigten Hebezylinder 12 mit einer hohlen, durchgehenden Hebestange 13 besteht. Koaxial und zentral zur Hebestange 13 befindet sich eine Betätigungsstange 14 für den Greifer 10. Die Betätigungsstange 14 wird durch einen Druckluftzylinder 15 betätigt. Die Stangen 13 und 14 sind an ihren oberen Enden mit elektrischen Lageanzeigern 16 bzw. 17 versehen. 18 ist eine Hebeöse für den Teleskopgreifer 4. Die gestrichelte Linie 19 in F i g. 2 zeigt die Oberkante einer zu prüfenden Brennstoffkassette in der Ausgangslage, während mit 20 die Brennstoffkassette in ihrer Prüfstellung bezeichnet ist. Ein Dichtungsring 22 liegtThe in F i g. 2 hood 3, shown in more detail, contains four hood units 9, which allow it to act simultaneously four fuel assemblies arranged in the same core grid field after a leak in fuel cladding to search. Each of these hood units 9 has a compressed air-actuated gripper 10, each of which is attached to a lifting element is connected, which consists of a compressed air-actuated lifting cylinder 12 which is attached to the hood with a hollow, continuous lifting rod 13. Coaxial and central to the lifting rod 13 is located there is an actuating rod 14 for the gripper 10. The actuating rod 14 is actuated by a compressed air cylinder 15 actuated. The rods 13 and 14 are on theirs Provided the upper ends with electrical position indicators 16 and 17, respectively. 18 is a lifting eye for the telescopic gripper 4. The dashed line 19 in FIG. 2 shows the upper edge of a fuel assembly to be tested in the starting position, while 20 denotes the fuel assembly in its test position. A sealing ring 22 lies

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45 zwischen zwei Flanschen 21 und 23 und dichtet mit seiner Innenkante an der Brennstolfkassette 20 ab. Die Haube steh! mit Führungsfüssen 37 auf dem Kerngitter 2. 45 between two flanges 21 and 23 and seals with its inner edge on the fuel cartridge 20. The hood stand! with guide feet 37 on the core grid 2.

Gemäß F i g. 3 ist die Haube 3 mit einem Flansch 24 und einem gegen diesen dichtenden Deckel 25 versehen. Der Deckel 25 hat einen Auslaß 26, an den eine als Schlauch 27 ausgebildete Auslaufieitung angeschlossen ist. Der Auslaß 26 steht in Verbindung mit dem von einer Haubeneinheit 9 umschlossenen Raum über einen am Deckel 25 entlang laufenden, im Flansch 24 ausgebildeten horizontalen Einlaufkanal 28. Ein Einblasrohr 29 ist mit einem Druckluftschlauch 30 verbunden, der über ein Ventil 32 mit der Hochdruckseite eines Druckluftkompressors 31 in Verbindung steht. Wenn das Ventil 32 geöffnet ist, wird Arbeitsgas durch das Einblasrohr 29 geblasen, wobei dieses zusammen mit dem Kanal 28 und dem Schlauch 27 als Mammutpumpe arbeitet Der Kanal 28 ist dabei der Einlaufkanal für das zu pumpende Wasser, und der Schlauch 27 dient als Auslaufieitung für die Mammutpumpe. Eine schäumende Mischung aus Wasser und Gas passiert den Schlauch 27, und Wasser wird in einem Wasserabscheider 33 gesammelt, der in einem Schaltschrank 8 in der Nähe der Oberfläche der Strahlungsschützenden Wassermenge 61 angeordnet istAccording to FIG. 3, the hood 3 is provided with a flange 24 and a cover 25 sealing against it. The cover 25 has an outlet 26 to which an outlet line designed as a hose 27 is connected. The outlet 26 is in connection with the space enclosed by a hood unit 9 via a horizontal inlet channel 28 running along the cover 25 and formed in the flange 24 31 is in communication. When the valve 32 is open, working gas is blown through the injection pipe 29, which works together with the channel 28 and the hose 27 as a mammoth pump the mammoth pump. A foaming mixture of water and gas passes through the hose 27, and water is collected in a water separator 33 which is arranged in a switch cabinet 8 in the vicinity of the surface of the radiation-protective water quantity 61

Vom Wasserabscheider 33 wird das Arbeitsgas mit einem eventuellen Zusatz an Spaltgas zu einer Meßkammer 34 und durch diese hindurch gepumpt; die Meßkammer mißt die Radioaktivität des Gases. Danach wird das Arbeitsgas weiter zur Niederdruckseite des Kompressors 31 geleitet womit der Kreislauf in dem Gaszirkulationssystem vollendet ist Außerdem ist ein Anschluß für eine Probeflasche 35 zur Gasanalyse und ein Anschluß für eine Probeflasche 36 zur Wasseranalyse vorhanden.From the water separator 33, the working gas with a possible addition of cracked gas becomes one Measuring chamber 34 and pumped through it; the measuring chamber measures the radioactivity of the gas. Thereafter the working gas is passed on to the low-pressure side of the compressor 31 so that the circuit in the Gas circulation system is complete. There is also a connection for a sample bottle 35 for gas analysis and a connection for a sample bottle 36 for water analysis is available.

Bei der Anordnung kann zunächst das Wasser in an sich bekannter Weise aus dem oberen Teil der Haube durch Einblasen von Druckgas, z. B. aus einem Druckgasbehälter 38 verdrängt werden. Der Schlauch 27 ist dabei am oberen Ende verschlossen, so daß keine Mammutpumpenwirkung auftritt Nach erfolgter Erwärmung der zu prüfenden Brennstoffkassetten wird die Druckgaszufuhr beendet und das Gaspolster durch Öffnung von Ventilen abgelassen. Wenn die Haube dann ganz mit Wasser gefüllt ist, wird die zuvor beschriebene Mammutpumpe betätigtWith the arrangement, the water can first be drawn from the upper part of the hood in a manner known per se by blowing in compressed gas, e.g. B. be displaced from a pressurized gas tank 38. The hose 27 is closed at the upper end so that no mammoth pump effect occurs. After heating has taken place of the fuel assemblies to be tested, the supply of pressurized gas is terminated and the gas cushion is released Valve opening drained. When the hood is then completely filled with water, the previously described Mammoth pump actuated

Hierzu 3 Blatt ZeichnungenFor this purpose 3 sheets of drawings

Claims

Patent claims:

1. Arrangement for leak detection on fuel casings of fuel assemblies in one water-cooled nuclear reactor, which has a reactor pressure vessel and a multitude of in this contains vertically arranged fuel assemblies, the upper ends of which by means of a core grid in Position are held, the assembly includes a downwardly open hood, which at opened pressure vessel is placed over the upper ends of several fuel assemblies and the its upwardly directed side has an outlet with a device for removal a water sample and its investigation for radioactivity is connected, thereby characterized that d'.e establishment one Has pump in the manner of a mammoth pump with an inlet channel (28) for the removed Water sample, with an injection pipe (29) for a working gas and with an outlet line (27) for a Mixture of the working gas and the water is provided that the injection pipe (29) with the High pressure side of a compressor (31) and the discharge line (27) with a water separator (33) is connected and that the gas outlet of the water separator (33) via a measuring chamber (34) to Measure the radioactivity of the gas connected to the low pressure side of the compressor (31) is.

2. Arrangement according to claim 1, wherein the top of the hood a number of the slipped over Fuel assemblies contains a corresponding number of outlets, characterized in that the Hood (3) from a corresponding number of individual hoods (9) arranged horizontally exists, which are each assigned to a single fuel assembly.